DWIN触摸屏的驱动设计与实现

有些时候嵌入式系统也需要显示更为复杂的图形，需要更丰富的数据展示。为此，我们需要更大，色彩更丰富，带触屏的显示屏，当然性价比更高就最好了。在我们的项目中遇到此类需求，我们有时会选择DWIN触摸屏。在本篇中，我们就来设计并实现DWIN触摸屏的驱动。

1、功能概述

  我们这里所说的是迪文的串口屏，该屏有多种接口类型，有使用RS485接口的屏，也有可通过跳线实现TTL接口或RS232接口的屏。但不论什么接口均采用相同的通讯协议。迪文串口屏采用的通讯协议的完整指令结构如下图所示：

  其中，CRC校验不包括帧头和数据长度，仅针对指令和数据进行校验。CRC 校验采用 ANSI CRC-16 （X16+X15+X2+1）格式。当启用 CRC 帧校验并开启自动应答功能后（R2.4=1，RC.3=1），DGUS 屏会在 CRC 校验完成后自动应答校验情况，返回指令结构如下：

帧头 +02+（DGUS 屏接收的）指令 +数据（0xFF 表示CRC校验正确，0x00 **表示**CRC 校验错误） +CRC。

  迪文的DGUS 把用户图形界面的每一个页面分解成多个控件变量，即 DGUS 屏采用变量驱动模式工作，屏的工作模式和GUI的状态完全由数据变量来控制。因此，串口指令也只需要对变量进行读、写即可，指令集非常简单，一共只有5条指令。读写指令集如下图所示：

  配置寄存器空间是用于存放指令状态的，比如RTC（实时时间）、背光亮度等实时的状态。了解寄存器的地址以及各寄存器的功能，就可以通过串口指令来实现上位机与DGUS屏信息传输及控制。寄存器地址0x00~0xFF，具体功能查看迪文寄存器功能说明。

2、驱动设计与实现

  已经了解了迪文屏的通讯协议，我们就可以据此编写迪文屏的驱动程序。我们知道迪文屏的通讯协议有5个指令，我们的驱动就是通过这5个指令操作迪文屏。

2.1、对象定义

  我们们依然采用基于对象的操作方式来实现，所以首先我们依然是定义迪文屏的对象类型。具体定义如下：

/* 定义迪文串口屏对象类型 */
typedef struct DwinObject {

    DwinCheckCodeType checkMode;       //校验方式
    void (*SendData)(uint8_t *txData，uint16_t length);   //发送数据
    void (*GetRegister)(struct DwinObject *dwin，uint8_t regAddress，uint8_t readByteLength);
    void (*SetRegister)(struct DwinObject *dwin，uint8_t regAddress，uint8_t *txData，uint16_t length);
}DwinObjectType;

  迪文屏对象类型我们并没有抽象出太多属性，因为屏作为从设备并没有返回太多信息，也没有什么选择特性。考虑到通讯信息的校验可以选择是否启用，所以我们将其抽象为属性以区别于不同的情况。

  在对象使用之前同样需要对其初始化，所以我们需要对象初始化函数。初始化函数如下：

/* 初始化迪文串口屏对象 */
void DwinInitialization(DwinObjectType *dwin，DwinCheckCodeType checkMode，SendDataForDwinType SendData)
{
    if((dwin==NULL)||(SendData==NULL))
    {
       return;
    }
   
    dwin->checkMode=checkMode;
    dwin->SendData=SendData;
   
    dwin->GetRegister=GetRegisterDataFromDwinLCD;
    dwin->SetRegister=SetRegisterDataToDwinLCD;
}

2.2、对象操作

  定义并初始化过的对象就可以对其进行操作。我们已经说过，迪文屏通讯协议有5个操作码。分别是：0x80、写寄存器；0x81，读寄存器；0x82，写数据存储器；0x83，读数据存储器；0x84，写曲线缓冲区。我们对屏的操作就是实现对这5个操作码的使用。

2.2.1、写寄存器

  向指定的寄存器地址写入数据，指令码为0x80。该命令支持多个寄存器的连续写操作，但最多只能写入16个字节的数据。我们按照前面说的消息帧的格式编写操作函数如下：

/*写寄存器数据，一次最多允许写16个字节，即length<=16*/
static void SetRegisterDataToDwinLCD(DwinObjectType *dwin，uint8_t regAddress，uint8_t *txData，uint16_t length)
{
/*命令的长度由帧头（2个字节）+数据长度（1个字节）+指令（1个字节）+寄存器地址（1个字节）+写的数据(最多16字节)+CRC校验（2个字节）*/
uint16_t cmd_Length=length+5;
uint8_t cmd_Reg_Write[23];
cmd_Reg_Write[0]=0x5A;
cmd_Reg_Write[1]=0xA5;
cmd_Reg_Write[2]=(uint8_t)(length+2);
cmd_Reg_Write[3]= FC_REG_Write;
cmd_Reg_Write[4]=regAddress;
for(int dataIndex=0;dataIndex5]=txData[dataIndex];
}
   
    if(dwin->checkMode>DwinNone)
    {
       uint16_t checkCode=CalcDwinCRC16(&cmd_Reg_Write[3]，length+2);
       cmd_Reg_Write[length+5]=(uint8_t)checkCode;
       cmd_Reg_Write[length+6]=(uint8_t)(checkCode>>8);
       cmd_Length=cmd_Length+2;
    }
   
dwin->SendData(cmd_Reg_Write，cmd_Length);
}

2.2.2、读寄存器

  从指定的寄存器地址开始读取指定字节长度的数据，指令码为0x81。一次读取一到多个寄存器。由于寄存器地址是0x00到0xFF，所以理论上可以一次读取全部寄存器。我们可以根据消息格式编写操作函数如下：

/*读寄存器数据*/
static void GetRegisterDataFromDwinLCD(DwinObjectType *dwin，uint8_t regAddress，uint8_t readByteLength)
{
/*命令的长度由帧头（2个字节）+数据长度（1个字节）+指令（1个字节）+寄存器地址（1个字节）+读取寄存器的字节长度（1个字节）+CRC校验（2个字节）*/
uint16_t cmd_Length=6;
uint8_t cmd_Reg_Read[]={0x5A，0xA5，0x03，FC_REG_Read，0x00，0x00，0x00，0x00};//读数据命令
cmd_Reg_Read[4]=regAddress;
cmd_Reg_Read[5]=readByteLength;
   
    if(dwin->checkMode>DwinNone)
    {
       uint16_t checkCode=CalcDwinCRC16(&cmd_Reg_Read[3]，3);
       cmd_Reg_Read[6]=(uint8_t)checkCode;
       cmd_Reg_Read[7]=(uint8_t)(checkCode>>8);
       cmd_Length=cmd_Length+2;
    }
   
dwin->SendData(cmd_Reg_Read，cmd_Length);
}

2.2.3、写存储器

  从指定的变量存储器地址开始写入数据串（字数据）到变量存储区，指令码为0x82。存储区与寄存器不一样，地址和数据都是16位的。理论上说一次可写差不多100个字的数据，事实上通常不建议这种极限方式。所以我们将长度限制在100个字节以内。我们可以根据消息格式编写操作函数如下：

/*写数据变量存储器，一次最多允许写47个字，即length<=94*/
void WriteFlashDataToDwinLCD(DwinObjectType *dwin，uint16_t startAddress，uint8_t *txData，uint16_t length)
{
/*命令的长度由帧头（2个字节）+数据长度（1个字节）+指令（1个字节）+起始地址（2个字节）+数据（长度为length）+CRC校验（2个字节）*/
uint16_t cmd_Length=length+6;
uint8_t cmd_VAR_Write[102];
cmd_VAR_Write[0]=0x5A;
cmd_VAR_Write[1]=0xA5;
cmd_VAR_Write[2]=(uint8_t)(length+3);
cmd_VAR_Write[3]= FC_VAR_Write;
cmd_VAR_Write[4]=(uint8_t)(startAddress>>8);//起始地址
cmd_VAR_Write[5]=(uint8_t)startAddress;//起始地址
for(int dataIndex=0;dataIndex6]=txData[dataIndex];
}

if(dwin->checkMode>DwinNone)
{
   uint16_t checkCode=CalcDwinCRC16(&cmd_VAR_Write[3]，length+2);
   cmd_VAR_Write[length+6]=(uint8_t)checkCode;
   cmd_VAR_Write[length+7]=(uint8_t)(checkCode>>8);
   cmd_Length=cmd_Length+2;
}
   
dwin->SendData(cmd_VAR_Write，cmd_Length);
}

2.2.4、读存储器

  从变量存储区指定地址开始读取指定字长度的字数据，指令码为0x83。读取操作理论也可以读取256个字节，其实显示屏主要用于数据展示，主要是接收主机发来的数据。需要发送给主站的数据很有限。我们可以根据消息格式编写操作函数如下：

/*读变量存储器数据*/
void ReadFlashDataFromDwinLCD(DwinObjectType *dwin，uint16_t startAddress，uint8_t readWordLength)
{
/*命令的长度由帧头（2个字节）+数据长度（1个字节）+指令（1个字节）+起始地址（2个字节）+读取的字长度（1个字节）+CRC校验（2个字节）*/
uint16_t cmd_Length=7;
uint8_t cmd_VAR_Read[]={0x5A，0xA5，0x04，FC_VAR_Read，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00};//读数据命令
cmd_VAR_Read[4]=(uint8_t)(startAddress>>8);//起始地址
cmd_VAR_Read[5]=(uint8_t)startAddress;//起始地址
cmd_VAR_Read[6]=readWordLength;//读取长度
 
if(dwin->checkMode>DwinNone)
{
  uint16_t checkCode=CalcDwinCRC16(&cmd_VAR_Read[3]，4);
  cmd_VAR_Read[7]=(uint8_t)checkCode;
  cmd_VAR_Read[8]=(uint8_t)(checkCode>>8);
  cmd_Length=cmd_Length+2;
}
   
dwin->SendData(cmd_VAR_Read，cmd_Length);
}

2.2.5、写曲线缓冲区

  DGUS屏有一个16KB、可存储8条曲线趋势图的曲线缓冲区，用于用户简单、快速显示曲线。曲线缓冲区的数据都是16位无符号数。写曲线缓冲区的指令码为0x84。我们可以根据消息格式编写操作函数如下：

/*写曲线缓冲区，一次最多允许写8个字，即length<=16*/
void WriteCurveToDwinLCD(DwinObjectType *dwin，uint8_t *txData，uint16_t length，uint8_t channelMode)
{
/*命令的长度由帧头（2个字节）+数据长度（1个字节）+指令（1个字节）+通道模式（1个字节）+数据（length，最多8个字）+CRC校验（2个字节）*/
uint16_t cmd_Length=length+5;
uint8_t cmd_Curve_Write[23];//写曲线缓冲区命令
cmd_Curve_Write[0]=0x5A;
cmd_Curve_Write[1]=0xA5;
cmd_Curve_Write[2]=(uint8_t)(length+2);
cmd_Curve_Write[3]= FC_Curve_Write;
cmd_Curve_Write[4]=channelMode;
for(int dataIndex=0;dataIndex5]=txData[dataIndex];
}

if(dwin->checkMode>DwinNone)
{
  uint16_t checkCode=CalcDwinCRC16(&cmd_Curve_Write[3]，length+2);
  cmd_Curve_Write[length+5]=(uint8_t)checkCode;
  cmd_Curve_Write[length+6]=(uint8_t)(checkCode>>8);
  cmd_Length=cmd_Length+2;
}
   
dwin->SendData(cmd_Curve_Write，cmd_Length);
}

3、驱动的使用

  我们已经实现了迪文触摸屏的驱动，接下来我们就使用驱动开发应用。驱动的使用并不复杂，依然是定义对象，然后根据需要操作对象。

3.1、声明并初始化对象

  首先我们需要使用DwinObjectType类型声明一个迪文触摸屏的对象变量。这就是一个具体的屏对象，具体如下：

  DwinObjectType lcd;

  当然这个对象还不能使用，因为器并未赋值。所以我们还要使用DwinInitialization函数初始化这个对象。在初始化之前我们必须定义一个形如void (*SendDataForDwinType)(uint8_t *txData，uint16_t length)的函数，具体如下：

//数据发送
void SendData(uint8_t *txData，uint16_t length)
{
uint16_t i;
for(i=0;i//传送寄存器不为空，等待传送结束
 while(USART_GetFlagStatus(USART3， USART_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
 // 写一个字节到对应的串口传送数据寄存器
 USART_SendData(USART3， txData[i]);
}
}

  并将函数指针传递作为参数传递给初始化函数。除了屏对象和发送数据函数指针外，初始化函数还有一个参数是校验方式。这里我们选择无校验码，所以初始化函数调用如下：

  DwinInitialization(&lcd，DwinNone，SendData);

  到这里对象的定义及初始化就完成了。

3.2、调用函数操作对象

  初始化之后的对象就可对其进行操作了。我们在前面已经针对5个操作码实现了对对象的驱动。那么我们要操作对象时，就是调用这5个函数来实现的。

  向屏的数据存储区写数据时，需要调用WriteFlashDataToDwinLCD函数，如我们要向0x0000地址开始写入8个字节的数据则：

  WriteFlashDataToDwinLCD(&lcd，0x0000，txData，8);

  从屏的数据存储区读取数据时，需要调用ReadFlashDataFromDwinLCD函数，如我们从0x000A地址开始读取4个字长度的数据则：

  ReadFlashDataFromDwinLCD(&lcd，0x000A，4);

  向曲线缓冲区写数据，总共有8个通道，一次最多允许写8个字。通道模式用于选择向哪些通道写数据，每一位代表一个通道。所以我们在使用WriteCurveToDwinLCD函数写曲线缓冲区时需要配置通道。比如我们要向8个通道写8个字的数据则：

  WriteCurveToDwinLCD(&lcd，txData，16，0xFF);

  对于寄存器的读写操作，我们封装了一些常用的，如读取LCD系统时间、校准LCD系统时间等。

  读取LCD系统时间：GetDateTimeFromDwinLCD(&lcd);

  校准LCD系统时间：CalibrationDateTimeForDwinLCD(&lcd，dateTime);

  音乐播放控制：HandleDwinLCDToPlayMusic(&l'c'd，playStart，playNum，volume);当playNum为0时表示停止播放。

  设置屏显示画面：SetDwinLCDDisplay(&lcd，picID);

  对于没有封装的寄存器操作，可以直接在对象中调用寄存器读写函数实现。如：

  lcd.GetRegister(&lcd， regAddress，readByteLength);

  lcd.SetRegister(&lcd，regAddress，txData，length);

4、应用总结

  我们通过实测，驱动迪文触摸屏的操作结果与预期一致。我们让MCU给显示屏发送一些数据，并在屏上显示出来：

  再来看看对传感器做一下扰动时（用配气仪和小型气泵向传感器管道送不同的气）数据的变化，传感器检测对象变化是屏幕显示也变化。

  再来改变一下气体成分和气泵的转速看看数据的变化：

  经过以上实验，迪文串口屏驱动已经达到预期。至于一些更复杂的操作方式也都可以以此为基础实现之。